JP6492579B2 - 負圧破壊弁 - Google Patents

Description

本発明は、通水流路に配置される負圧破壊弁に関する。

通水流路に配置され、負圧が発生した場合には外部から空気を導入して負圧を破壊する負圧破壊弁において、フロート式の弁体を用いるものが従来から知られている。この種の負圧破壊弁を開示するものとして例えば特許文献１がある。特許文献１には、配管系の圧力が低下して真空状態となったときに開弁して外部空気を導入することにより真空状態を破壊する負圧破壊弁の構成が開示されている。また、特許文献２には、水等の流体が流入口から弁室内に急激に流入してきても外部に流体が噴出することを防止できる空気弁の構成が開示されている。

特開２００７−１３８９８８号公報 特開２０１１−２１６３６号公報

ところで、上述したような通水流路に配置される負圧破壊弁において、通水時には吸気口を閉鎖する弁体を、負圧発生時には吸気口を開放するとともに一次側の経路を閉鎖する位置に移動させて水の逆流を防止する機能をもたせることがある。即ち、負圧発生時には弁体を逆止弁のように機能させることによって一次側で生じた負圧を原因とする水の逆流を弁体によって防止するのである。しかし、通水流路には流体だけではなく異物も存在しており、このような異物が弁体による逆流防止の障害となることがあった。例えば、通水流路の一次側を閉鎖する位置にある弁座と弁体の間に異物が存在することにより、弁体が弁座に対して全体的に浮き上がってしまい、逆流防止機能が大きく損なわれてしまうことがあった。

本発明は、負圧発生時における異物を原因とする逆流防止機能の低下を抑制できる負圧破壊弁を提供することを目的とする。

本発明は、通水流路に配置される負圧破壊弁であって、ケーシングと、前記ケーシングの内部に形成される弁室と、前記ケーシングにおける前記弁室の下方に形成される流入口と、前記弁室を介して前記流入口に連通する流出口と、前記ケーシングにおける前記弁室の上方に形成される吸気口と、前記弁室と前記吸気口の間に配置される第１弁座と、前記流入口側に配置され、１又は複数の切欠き部が形成される第２弁座と、前記弁室に収容されるフロート式の弁体と、を備え、前記弁体は、通水時には前記第１弁座に接触して前記弁室と前記吸気口を隔てる位置に移動し、前記流入口側での負圧発生時には前記第２弁座に接触して前記弁室と前記流入口を隔てつつ前記切欠き部との間には前記弁室と前記流入口を連通する隙間を形成する負圧破壊弁に関する。

前記負圧破壊弁は、前記第１弁座と前記吸気口の間に配置されるフィルタを更に備え、前記吸気口は、前記ケーシングの側面に形成されることが好ましい。

前記負圧破壊弁は、前記弁室に前記弁体を囲むように複数配置され、前記弁体の上下方向の移動をガイドするガイドバーを更に備えることが好ましい。

前記弁体は、中空状に形成されることが好ましい。

本発明の負圧破壊弁によれば、負圧発生時における異物を原因とする逆流防止機能の低下を抑制できる。

本発明の一実施形態に係る負圧破壊弁が適用される通水流路を示す図である。 本実施形態の負圧破壊弁の内部を示す断面斜視図である。 通水時における負圧破壊弁の内部を示す断面図である。 ガイドバーを示す斜視図である。 第２弁座を示す平面図である。 負圧発生時における負圧破壊弁の内部を示す断面図である。

以下、本発明の負圧破壊弁の好ましい一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書における「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。

本実施形態の負圧破壊弁１０は、軟水器２に原水Ｗ１を供給する原水ラインＬ１に適用されるものである。まず、図１を参照して負圧破壊弁１０が適用される通水流路について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る負圧破壊弁１０が適用される通水流路を示す図である。

図１に示すように、水道水を原水Ｗ１として軟水器２に供給する通水流路としての原水ラインＬ１は、その上流側の端部が水道水の供給源に接続されるとともに、その下流側の端部が軟水器２に接続される。

原水ラインＬ１には、通水流量計３、逆止弁付きボール止水栓４、ストレーナ５、減圧弁６、逃がし弁７、フロースイッチ８、負圧破壊弁１０等が設けられる。通水流量計３は、原水Ｗ１の通水流量を計測する。逆止弁付きボール止水栓４は、原水Ｗ１の流れを一方向に規制して原水Ｗ１の逆流を防止する。ストレーナ５は、原水Ｗ１に含まれる微細粒子の流通を阻止する。減圧弁６は、原水Ｗ１を所定の水圧まで減圧する。逃がし弁７は、原水Ｗ１の水圧や装置二次側からの背圧が所定値以上になった場合に、過剰な圧力を系外に逃がす。フロースイッチ８は、所定流量の原水Ｗ１が流通したことを検知すると、検出信号を制御部（図示省略）に出力する。負圧破壊弁１０は、一次側で負圧が発生した場合に、空気を吸引して負圧を破壊するとともに、原水Ｗ１の一次側への逆流を防止する。なお、負圧破壊弁１０の詳細な構成については後述する。

原水ラインＬ１を通じて軟水器２に供給された原水Ｗ１は、軟水器２で軟化処理される。軟水器２で軟化処理されることによって製造された処理水Ｗ２は、処理水ラインＬ２を通じて所定の供給先に供給される。

次に、本実施形態の負圧破壊弁１０について説明する。図２は、通水時における負圧破壊弁１０の内部を示す断面斜視図である。図３は、通水時における負圧破壊弁１０の内部を示す断面図である。図４は、ガイドバー３５を示す斜視図である。図５は、第２弁座２６を示す平面図である。

図２及び図３に示すように、負圧破壊弁１０は、ケーシング２０と、弁室２１と、第１弁座２５と、第２弁座２６と、ガイドバー３５と、ガイドバー固定部３６と、弁体３０と、吸気口５０と、フィルタ５５と、を備える。

ケーシング２０は、負圧破壊弁１０の外装である。このケーシング２０の内部に弁室２１が形成される。本実施形態のケーシング２０は、その上部がキャップ部２２となっており、必要に応じてキャップ部２２を取り外すことができるようになっている。

弁室２１は、上下方向に細長の空間として形成されており、弁体３０が収容される。弁室２１の下方には流入口４１が配置され、この流入口４１を介して弁室２１が原水ラインＬ１の上流側（一次側）に接続される。また、弁室２１の側方には流出口４２が配置され、この流出口４２を介して弁室２１が原水ラインＬ１の下流側（二次側）に接続される。このように、流入口４１と流出口４２は、弁室２１を介して連通しており、原水ラインＬ１を流通する原水Ｗ１は、流入口４１から弁室２１を通って流入口４１までを直角状の軌跡を描いて流れることになる。

第１弁座２５は、通水時における弁体３０の受け部として機能するものであり、ケーシング２０内の弁室２１の上方に配置される。本実施形態の第１弁座２５は、ケーシング２０の内壁に固定される円環状の部材であり、その内側面にはＯリング２７が嵌入されている。

本実施形態の第１弁座２５に配置されるＯリング２７は、硬度４０°のシリコンによって構成されており、一般的なＯリング（例えば、硬度７０°）に比べ、変形しやすいものが使用されている。これにより、弁体３０との接触時における良好なシール性が実現されている。

また、第１弁座２５の下部の内側には、外側に傾斜する傾斜面が弁体３０の形状に応じて形成されている。また、第１弁座２５の下部の外側には、後述のガイドバー３５を固定するガイドバー固定部３６を配置するための隙間が形成されている。

第２弁座２６は、負圧発生時における弁体３０の受け部として機能するものであり、ケーシング２０内の弁室２１の下方に配置され、第１弁座２５に対向している。図４及び図５に示すように、第２弁座２６は、ケーシング２０の内壁に固定される円環状の部材であり、その上部の内側には、外側に傾斜する傾斜面が弁体３０の形状に応じて形成されている。

図５に示すように、第２弁座２６の内側には、複数の切欠き部６０が形成される。本実施形態では、４つの切欠き部６０が同一円周上に等間隔に配置される。切欠き部６０は、平面視において半円状になっており、第２弁座２６の下面から上面まで達している。

ガイドバー３５は、その長手方向が上下方向を向くように弁室２１に複数配置される。図４に示すように、４本のガイドバー３５が第１弁座２５及び第２弁座２６を囲うように等間隔に配置されている。４本のガイドバー３５の下端部は、第２弁座２６の外周面に接触するように配置される。

ガイドバー固定部３６は、ガイドバー３５の上端部を固定するためのものである。本実施形態のガイドバー固定部３６は、円環状の部材であり、該ガイドバー固定部３６の下部に４本のガイドバー３５の上端部が固定される。また、ガイドバー固定部３６は、第１弁座２５の下部の外周面とケーシング２０の内壁の間に形成される隙間に固定されており、その内側面が第１弁座２５の外周面下部に対向している。ガイドバー固定部３６の上面は、Ｏリング３７によってシールされており、第１弁座２５の外周側から上方（吸気口５０側）への水の侵入を防止している。

弁体３０は、フロート式に構成されており、弁室２１に収容される。本実施形態の弁体３０は、中空の球状に形成されており、その表面が滑らかに処理されている。弁体３０の表面が滑らかに処理されていることにより、後述のＯリング２７とのシール性が向上している。

また、弁体３０は、複数のガイドバー３５によって囲まれており、弁室２１内の上下方向の移動が許容される一方、水平方向への移動はガイドバー３５によって規制されるようになっている。

吸気口５０は、ケーシング２０の側面を開口することによって形成される。本実施形態の吸気口５０は、ケーシング２０の上部（キャップ部２２）の側面に、横長の矩形状の開口として複数形成されており、その位置は第１弁座２５の上方になっている。また、本実施形態の吸気口５０は、負圧発生時において二次側に発生する負圧を小さくするため、流出口４２の面積に対して総面積が十分に大きくなるようにその形状が調整されている。

フィルタ５５は、第１弁座２５の上方であって吸気口５０の下方に位置するように配置される。吸気口５０を通じてケーシング２０の内部に導入される空気は、このフィルタ５５を通過して弁室２１に導入されることになる。また、フィルタ５５は、その下面が弁室２１を向くとともに、その上面がケーシング２０の天井面を向いている。即ち、フィルタ５５の上面がケーシング２０によって覆われた状態になっているので、埃等がフィルタ５５に溜まり難くなっている。

負圧破壊弁１０の主要な構成は、以上の通りである。次に、通水時における弁体３０の挙動について説明する。通水時は、流入口４１から導入された水が弁室２１を通って流出口４２に流れる。水が弁室２１に導入されることによってフロート式に構成される弁体３０が浮き上がり、該弁体３０上部が第１弁座２５及びＯリング２７に接触する（図２及び図３に示す状態）。

弁体３０が水の流れによって流出口４２側に移動しようとしても、上下方向に延びるガイドバー３５によってその移動が規制されているので、弁体３０は水平方向にぶれることなく第１弁座２５に接触する位置まで直線的に移動する。また、弁体３０は中空状に構成されているので、水が吸気口５０に達する前に第１弁座２５に接触する位置まで速やかに移動する。

弁体３０が第１弁座２５及びＯリング２７に接触し、弁室２１と吸気口５０の間は、隔てられた状態になる。上述の通り、Ｏリング２７は、変形し易い材料によって構成されているので、弁体３０の形状に応じて変形し密着する。ガイドバー３５は、隙間をあけて配置されているので、負圧破壊弁１０によって流れを損なうことなく、軟水器２に原水Ｗ１を供給し続けることができる。

次に、負圧発生時における弁体３０の挙動について説明する。図６は、負圧発生時における負圧破壊弁１０の内部を示す断面図である。

図６に示すように、原水ラインＬ１の一次側に負圧が発生すると、弁室２１内の水がなくなり、図３に示す状態から弁体３０が下方に落下移動し、第２弁座２６に接触する状態となる。この落下移動においても、ガイドバー３５によって弁体３０は水平方向にぶれることなくスムーズに第２弁座２６に接触する位置に達する。これにより、弁室２１と流入口４１を接続する経路が閉鎖された状態となる。この状態では、弁体３０と切欠き部６０の間には隙間が形成される。

弁体３０と第２弁座２６に形成される隙間には、負圧による吸引力が発生し、負圧破壊弁１０の内部に異物等が入り込んだ場合でも、弁体３０と第２弁座２６に形成される隙間に捕捉される。従って、異物によって弁体３０が第２弁座２６に対して大きく浮き上がるような事態も防止される。なお、切欠き部６０は、水が大きく逆流することがないようにその大きさが調整されているので、弁体３０と第２弁座２６の隙間から水が多量に侵入して逆流防止機能を損なうこともない。

以上説明した本実施形態の負圧破壊弁１０によれば、以下のような効果を奏する。
本実施形態の負圧破壊弁１０は、ケーシング２０と、ケーシング２０の内部に形成される弁室２１と、ケーシング２０における弁室２１の下方に形成される流入口４１と、弁室２１を介して流入口４１に連通する流出口４２と、ケーシング２０における弁室２１の上方に形成される吸気口５０と、弁室２１と吸気口５０の間に配置される第１弁座２５と、流入口４１側に配置され、複数の切欠き部６０が形成される第２弁座２６と、弁室２１に収容されるフロート式の弁体３０と、を備える。弁体３０は、通水時には第１弁座２５に接触して弁室２１と吸気口５０を隔てる位置に移動し、流入口４１側での負圧発生時には第２弁座２６に接触して弁室２１と流入口４１を隔てつつ切欠き部６０との間には弁室２１と流入口４１を連通する隙間を形成する。

これにより、負圧発生時には、吸気口５０を開放するとともに、弁体３０によって一次側の経路を閉じて水の逆流を防止できる。そして、負圧破壊弁１０の内部に入り込んだゴミ等の異物が切欠き部６０に入り込むことによって異物によって弁体３０が第２弁座２６に対して大きく浮き上がるような事態を効果的に防止できる。負圧発生時には、弁室２１と流入口４１を連通する隙間に生じる負圧によって、切欠き部６０に吸引力が生じ、切欠き部６０で効率的に異物を捕捉できる。一次側の流入口４１は弁体３０によって大きく塞がれており、切欠き部６０に発生する吸引力は流出口４２側の水を吸引する程ではないので、逆流防止機能も損なわれない。

負圧破壊弁１０は、第１弁座２５と吸気口５０の間に配置されるフィルタ５５を更に備え、吸気口５０は、ケーシング２０の側面に形成される。これにより、フィルタ５５の上方が覆われているので、フィルタ５５の上面にごみ等が付着し難くなるので、フィルタ５５の目詰まりを防止できるとともにメンテナンス性を向上させることができる。

負圧破壊弁１０は、弁室２１に弁体３０を囲むように複数配置され、弁体３０の上下方向の移動をガイドするガイドバー３５を更に備える。これにより、弁体３０の水平方向の移動が規制されるので、弁体３０がスムーズに上下方向に移動するようになり、通水時における吸気口５０側の閉塞及び負圧発生時における一次側の閉鎖が速やかに行われることになる。

弁体３０は、中空状に形成される。これにより、通水時の水の流入に対する弁体３０の応答性を効果的に向上させることができ、吸気口５０側に水が漏出する事態を確実に防止できる。

以上、本発明の負圧破壊弁１０の好ましい一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。例えば、上記実施形態では、第２弁座２６には複数の切欠き部６０が等間隔に配置されているが、切欠き部の間隔をランダムにしたり、切欠き部の形状を変更したりすることができる。また、第２弁座２６に形成される切欠き部を１つにすることも可能である。

上記実施形態では、弁体３０の移動をガイドするガイドバー３５を備える構成であるが、ガイドバー３５を省略する構成とすることもできる。また、上記実施形態の弁体３０は、中空の球形状に形成されているが、その形状や構成は適宜変更することができる。

また、本発明の負圧破壊弁１０において、流入口４１及び／又は流出口４２に、逆止弁（例えば、ディスク式逆止弁、ポペット式逆止弁、ボール式逆止弁など）を内蔵させることができる。流入口４１及び／又は流出口４２に逆止弁を内蔵させることで、負圧破壊弁１０の一次側への逆流を更に抑制することができる。

上記実施形態では、軟水器２に原水Ｗ１を供給する原水ラインＬ１に配置される負圧破壊弁１０を例として説明したが、この構成に限定されるわけではなく、給湯器に水を供給する通水流路等、種々の通水流路に本発明の負圧破壊弁を適用することができる。

１０ 負圧破壊弁
２０ ケーシング
２１ 弁室
２５ 第１弁座
２６ 第２弁座
３０ 弁体
３５ ガイドバー
４１ 流入口
４２ 流出口
５０ 吸気口、
５５ フィルタ
６０ 切欠き部
Ｌ１ 原水ライン（通水流路）

Claims (4)

1. 通水流路に配置される負圧破壊弁であって、
   ケーシングと、
   前記ケーシングの内部に形成される弁室と、
   前記ケーシングにおける前記弁室の下方に形成される流入口と、
   前記弁室の側方に配置され、前記弁室を介して前記流入口に連通する流出口と、
   前記ケーシングにおける前記弁室の上方に形成される吸気口と、
   前記弁室と前記吸気口の間に配置される第１弁座と、
   前記流入口側に配置され、１又は複数の切欠き部が形成される第２弁座と、
   前記弁室に収容されるフロート式の弁体と、
   を備え、
   前記弁体は、通水時には前記第１弁座に接触して前記弁室と前記吸気口を隔てる位置に移動した状態で前記流出口の上端より上方に位置し、前記流入口側での負圧発生時には前記第２弁座に接触して前記弁室と前記流入口を隔てつつ前記切欠き部との間には前記弁室と前記流入口を連通する隙間を形成する負圧破壊弁。
2. 前記第１弁座と前記吸気口の間に配置されるフィルタを更に備え、
   前記吸気口は、前記ケーシングの側面に形成される請求項１に記載の負圧破壊弁。
3. 前記弁室に前記弁体を囲むように複数配置され、前記弁体の上下方向の移動をガイドするガイドバーを更に備える請求項１又は２に記載の負圧破壊弁。
4. 前記弁体は、中空状に形成される請求項１から３までの何れかに記載の負圧破壊弁。

Images